JP4400213B2 - 研磨装置 - Google Patents

Description

本発明は、研磨材と液体とを混合した研磨液を噴射ノズルから噴出して、研磨対象物を研磨する研磨装置、又は、研磨対象物を研磨液に浸して噴射ノズルから気体を噴射することにより研磨対象物を研磨する研磨装置に関する。

近年、研磨材と水等の液体との混合物を噴射ノズルから噴射して研磨対象物の表面の研磨加工が実施されている。この従来の噴射加工では、研磨材を研磨対象物に如何に安定して供給するかが高精度な研磨加工において重要なファクターである。しかしながら、噴射ノズルから研磨材を噴射する際に、研磨材が噴射ノズルに詰まり、研磨対象物の表面にむらができてしまい、安定した研磨加工ができないという問題がある。

研磨材の安定供給を行うために、様々な手法が公知の技術として存在する。特許文献１や特許文献２等がそれにあたるが、これらの特許は噴射ノズルまで如何に安定して供給するかであり、噴射ノズル出口付近で研磨材の付着又は研磨材の凝集により目詰まりする問題に関しては解決に至っていない。

さらに、研磨対象物を研磨液に浸して噴射ノズルから気体を噴射させて、研磨対象物を研磨する方法が特許文献３に記載されている。噴射ノズルから噴射された気体に巻き込まれた研磨液が、研磨対象物の表面に衝突することにより、研磨対象物の表面が研磨される。しかしこの方法の場合にも、噴射ノズルの周囲に研磨材が付着して、研磨対象物の表面にむらができてしまい、安定した研磨加工ができないという問題がある。
特開平６−２９７３３５公報 特許第２８３１９５０号 特開２００２−１１３６６３公報

上記の問題点を鑑みて、本発明は、研磨剤の流れによって研磨対象物の表面を研磨する研磨装置において、研磨対象物の研磨対象領域に研磨剤の流れを発生させるための流体を噴射させる噴射ノズルを備え、噴射ノズルから噴射される研磨剤又は気体の流れを安定させることにより、安定した研磨加工を実施できる研磨装置を提供することを課題している。

請求項１に記載の発明は、研磨剤の流れによって研磨対象物の表面を研磨する研磨装置であって、前記研磨対象物の研磨対象領域に前記研磨剤の流れを発生させるための流体を噴射させる噴射ノズルを備え、該噴射ノズルに取り付けられて該噴射ノズルを振動可能に支持する弾性体と、該弾性体の弾性力を調整して前記噴射ノズルの振動数を調整する振動調整部とを備えていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、請求項１の構成に加えて、前記流体の流速を周期的に変化させる流量可変装置を備えていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１または２の構成に加えて、前記流体は、気体であり、前記研磨対象物が前記研磨材に浸されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、研磨剤の流れによって研磨対象物の表面を研磨する研磨装置であって、前記研磨対象物の研磨対象領域に前記研磨剤の流れを発生させるための流体を噴射させる噴射ノズルを備え、該噴射ノズルに取り付けられて該噴射ノズルを振動可能に支持する弾性体と、該弾性体の弾性力を調整して前記噴射ノズルの振動数を調整する振動調整部とを備えているので、噴射時の力を利用して振動させるので構造が簡単であり、研磨対象物の表面にむらのない安定した研磨加工が実施可能な研磨装置を提供できる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１の効果に加えて、前記流体の流速を周期的に変化させる流量可変装置を備えているので、研磨対象物の表面にむらのない安定した研磨加工が実施可能な研磨装置を提供できる。

請求項３に記載の発明によれば、請求項１または２の効果に加えて、前記流体は、気体であり、前記研磨対象物が前記研磨材に浸されているので、気体を噴射時に噴射ノズルの周辺に研磨材の付着を防止でき、研磨液を安定して供給できる。したがって、研磨対象物の表面にむらのない安定した研磨加工が実施可能な研磨装置を提供できる。

以下、本発明の実施の形態について説明する。
［発明の実施の形態１］

以下、本発明の実施の形態１について、図１を用いて説明する。

図１は、本発明の実施の形態１に係る研磨装置の概念図である。

研磨装置２０は、噴射ノズル１と噴射ノズル１を保持する弾性体１２と振動調整部１３とを有している。

不図示の流量可変装置を用いて流体４の流速を周期的に変化させる。このときの流速変化の周波数ｆ０は、噴射ノズル１の固有振動数ｆｎと同程度もしくは高調波成分になるように調整される。噴射ノズル１の固有振動数は、振動調整部１３により弾性体１２の保持部分長ｈと締め付け圧の変更により調整できるようになっている。

研磨時には、振動調整部１３により所望の振動数の粗調整を行い、不図示の流量可変装置により振動数の微調整を行い振幅を調整して、噴射ノズル１の噴射口１ａに固有振動を発生させる。

あるいは自励振動、特にパラメトリック発振現象によって噴射口１ａに振動を誘起させても良い。

このようにして、安定した研磨加工が実施可能な研磨装置２０を提供できる。
［発明の実施の形態２］

以下、本発明の実施の形態２について、図２を用いて説明する。

図２は、本発明の実施の形態２に係る研磨装置の概念図である。

研磨装置２０は、噴射ノズル１と噴射ノズル１を保持する弾性体１２と振動調整部１３とを有している。また、研磨装置２０は、噴射ノズル１の一部が弾性体１２によって構成されているので、図１に比べて噴射ノズル１がより振動しやすい形状となっている。

流体４の流速は研磨加工条件で固定されており、流速に脈動を与えずパラメトリック発振によって噴射ノズル１の振動を誘起する。流体４として、研磨液を用いる場合、流速の速度は研磨材速度となる。

噴射ノズル１の固有振動数の調整は、振動調整部１３によって弾性体１２の保持部分長ｈと締め付け圧を調整することで行う。研磨加工時には、研磨加工条件に合わせて流体４の速度を設定し、振動調整部１３を噴射ノズル１の固有振動と共鳴する部位にあわせる。さらに、流体４の流速を微調整し、噴射ノズルの振幅を調整する。このようにして、噴射ノズル１より噴射された流体４の乱流等と共振して、噴射ノズル１がパラメトリック振動する。

本発明の実施の形態１と同様に、不図示の流量可変装置を用いて流体４の流速を周期的に変化させてパラメトリック振動を積極的に誘起することも可能である。あるいは、図２を用いて、本発明の実施の形態１で述べた噴射ノズル１の固有振動ｆｎを励起させても良い。

このようにして、安定した研磨加工が実施可能な研磨装置２０を提供できる。
［発明の実施の形態３］

図３は、本発明の実施の形態３に係る研磨装置の概念図である。

上述の流体４として、気体１４を用いた場合には、予め容器１１に満たされた研磨液１５の中に、載置台１６に設置された研磨対象物５が浸されている。この状態で、噴射ノズル１から噴射された気体１４に巻き込まれた研磨液１５が研磨対象物５の表面に衝突することにより、研磨加工が実施される。この時、研磨液１５の液中では、気体１４の乱流や気体１４の気泡が潰れる際の振動等が発生し、その振動と共振した噴射ノズル１が自励振動する。この自励振動によって、噴射ノズル１の周辺に研磨液１５中の研磨材の付着を防止でき、研磨液１５を安定して供給できる。したがって、研磨対象物５の表面にむらのない安定した研磨加工が実施可能な研磨装置２０を提供できる。

また、本発明の実施の形態１〜２において、流体４として気体１４を用いることも可能であり、上述のように、研磨対象物は研磨材に浸されて研磨加工が実施される。その場合、同様の効果が得られることは言うまでもない。

本発明の実施の形態１〜３において、流体４として、研磨材を水等の液体に溶かした研磨液１５を用いた場合、噴射ノズルの壁面に研磨材が付着することを防止できる。また、研磨材の凝集を防止することができる。噴射口１ａの目詰まりを防止し、研磨対象物５の研磨対象領域まで安定して研磨液１５を供給することが可能な研磨装置２０を提供できる。

本発明の実施の形態１に係る研磨装置の概念図である。 本発明の実施の形態２に係る研磨装置の概念図である。 本発明の実施の形態３に係る研磨装置の概念図である。

符号の説明

１ 噴射ノズル
１ａ 噴射口
４ 流体
５ 研磨対象物
１１ 容器
１２ 弾性体
１３ 振動調整部
１４ 気体
１５ 研磨液
１６ 載置台
２０ 研磨装置

Claims (3)

1. 研磨剤の流れによって研磨対象物の表面を研磨する研磨装置であって、
   前記研磨対象物の研磨対象領域に前記研磨剤の流れを発生させるための流体を噴射させる噴射ノズルを備え、
   該噴射ノズルに取り付けられて該噴射ノズルを振動可能に支持する弾性体と、
   該弾性体の弾性力を調整して前記噴射ノズルの振動数を調整する振動調整部とを備えていることを特徴とする研磨装置。
2. 前記流体の流速を周期的に変化させる流量可変装置を備えていることを特徴とする請求項１に記載の研磨装置。
3. 前記流体は、気体であり、前記研磨対象物が前記研磨材に浸されていることを特徴とする請求項１または２に記載の研磨装置。

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